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一、自研 KonaJDK 對于云 Java 生態(tài)的意義 JDK 作為 Java 應用的基礎設施，在云 Java 生態(tài)上的重要性不言而喻。KonaJDK 作為 Tencent 自研 JDK，已經(jīng)平穩(wěn)支撐于騰訊云微服務，消息中間件，大數(shù)據(jù)等核心業(yè)務，同時在信創(chuàng)等場景上作為 Java 業(yè)務的基礎支撐組件，填補了騰訊云信創(chuàng)場景下 JDK 組件的空白。本文將主要從 KonaJDK 在信創(chuàng)云環(huán)境支撐，KonaJDK 支持騰訊云產(chǎn)品的能力拓展與定制化以及 KonaJDK 在大數(shù)據(jù)場景的優(yōu)化實踐幾個方面，介紹 KonaJDK 對于騰訊云 Java 業(yè)務的支撐與優(yōu)化
。二、KonaJDK 信創(chuàng)環(huán)境支撐信創(chuàng)云環(huán)境中 Java 業(yè)務要求 JDK 能夠穩(wěn)定高效的支撐國產(chǎn) CPU 運行環(huán)境。其中主要的 CPU 指令集為 aarch74。通過我們調(diào)研，目前 JDK8 在 aarch74 指令集的情況如下:OpenJDKOpenJDK8 在主線分支中并沒有 aarch74 指令集的支持，網(wǎng)上能夠找到的開源版本，都是開源社區(qū)幾個主要參與者貢獻的。對于騰訊云業(yè)務來說，開源版本并沒有在生產(chǎn)系統(tǒng)中得到驗證，也沒有專門的人力進行代碼的維護與更新。所以在可維護性，安全性及穩(wěn)定性上都存在風險。OracleJDKOracleJDK 8 之中包含 AARCH64 支持。但考慮到成本，以及 OracleJDK 8 代碼未開源，問題定位等方面的難度。同時，我們在特定場景下也發(fā)現(xiàn) OracleJDK 頻繁的 ForceSafepoint 可能對業(yè)務穩(wěn)定性存在影響，所以我們也沒有考慮使用 OracleJDK8 作為 AARCH64 的首先 JDK。（具體可以參見文章: tab= innerlink data-linktype= 2 不要再亂下載 JDK 了：Elasticsearch 在國產(chǎn)化 ARM 環(huán)境下的首個大坑）經(jīng)過一系列的分析，我們最終選定 KonaJDK 作為騰訊云信創(chuàng)方案的首選 JDK，主要原因如下:KonaJDK 的 AARCH64 版本基于 OpenJDK 社區(qū)最受歡迎的 IcedTea 項目，之后經(jīng)過 KonaJDK 大量的研發(fā)，適配與修正。在穩(wěn)定性方面經(jīng)過了大規(guī)模生產(chǎn)環(huán)境的測試與驗證，并且通過了專有云等產(chǎn)品的質量驗收。同時，騰訊內(nèi)部 TencentJDK 協(xié)同團隊可以持續(xù)為 KonaJDK 提供版本維護與技術支持。總而言之，騰訊 KonaJDK 能夠在保證正確性穩(wěn)定性的同時，提供 JDK 的維護，技術支持，優(yōu)化以及定制化功能等方面的支持，更適合信創(chuàng)環(huán)境下云業(yè)務的場景。 三、KonaJDK 支持云產(chǎn)品能力拓展與定制化除了穩(wěn)定支撐信創(chuàng)云 Java 業(yè)務外，KonaJDK 在其可定制性方面也為云業(yè)務提供了多方面的支持。我們主要通過以下幾方面進行說明:1. 微服務產(chǎn)品中 JVM 監(jiān)控診斷能力提升根據(jù)統(tǒng)計, 大約 60% 的云業(yè)務開發(fā)者使用 Java 語言。以騰訊云微服務管理平臺（TSF）為例，其業(yè)務支撐環(huán)境，以及用戶部署的微服務，主要是使用 Java spring cloud 框架實現(xiàn)的，即這些業(yè)務都是運行在 JDK 環(huán)境中的。但在實際使用過程中，用戶更加關注的是業(yè)務的功能與實現(xiàn)，很難感受到 JDK 在其中的作用。作為對比，下圖是云業(yè)務開發(fā)者眼中的微服務，用戶更加關注微服務每個模塊的功能，以及微服務業(yè)務的功能。
下圖是 JVM/JDK 研發(fā)者眼中的微服務:
可以看到，基本上每一個微服務功能節(jié)點都是一個 JVM 實例。因此如何通過 JVM 側信息幫助開發(fā)者了解自己的云業(yè)務運行情況，是云支撐平臺類產(chǎn)品的關鍵功能。目前，騰訊云微服務產(chǎn)品 TSF，消息中間件產(chǎn)品支撐環(huán)境已經(jīng)使用 KonaJDK 作為業(yè)務支撐組件。除了支持標準 JMXbean，兼容開源 JVM 相關 profiler 來提供微服務基本 JVM 監(jiān)控信息外，KonaJDK 還從以下方面進行相關提升（部分功能研發(fā)上線中）JFR (Java Flight Recorder)JVM 內(nèi)置輕量級 Profiler，可收集 Java 應用在運行過程中的診斷及性能數(shù)據(jù)，back port 自 OpenJDK11。如果使用的是默認的配置，理論上 JFR 開銷是小于 2% 的，因此必要情況下可用在現(xiàn)網(wǎng)收集數(shù)據(jù)。KonaJDK 中針對 JFR 做了大量的問題修復與能力提升，目前可以在運行時動態(tài)打開、關閉。采集到的數(shù)據(jù)在內(nèi)部可以通過 KonaProfiler 進行分析 KonaProfilerKonaJDK 團隊研發(fā)的一款線上綜合性 JVM 性能分析工具，目前支持 JFR 數(shù)據(jù)文件的分析，heap dump 數(shù)據(jù)分析，jstack 數(shù)據(jù)分析，火焰圖等多種功能。例 – KonaProfiler 支持多種類型火焰圖分析
例 – KonaProfiler 對于 JFR 數(shù)據(jù)分析給出分析建議 
結合以上能力，在 KonaJDK 的加持下，騰訊云微服務平臺可以為用戶提供 JVM 監(jiān)控，線上診斷等一系列能力，滿足用戶在性能分析及調(diào)優(yōu)方面的需求。2. 國密算法的支持隨著國密算法等商密算法國家標準的推出，云上客戶對于 Java 版本的國密算法需求越來越多。經(jīng)過調(diào)研與客戶反饋，我們發(fā)現(xiàn)目前在國密算法的使用上，主要存在以下幾類問題：使用成本高客戶在一些場景上需要國密算法，但是受各種原因限制，客戶不可能也不愿意自身研發(fā)國密算法。目前網(wǎng)上國密算法的實現(xiàn)參差不齊，以下是我們在主流搜索引擎上搜索“國密算法 Java 實現(xiàn)”。
從結果可以看到大部分內(nèi)容都是個人愛好者的實現(xiàn)，或者使用開源項目。這些項目每種實現(xiàn)都需要學習 API 的使用，并且如何選擇合適的項目，也是客戶面臨的成本問題。可靠性存疑另外一點在于可靠性上，在一些場景上，對于國密算法的要求處理功能正確與性能優(yōu)秀以外，還需要可靠性保證。例如是否符合國標，是否經(jīng)過認證等等。KonaJDK 團隊經(jīng)過調(diào)研，實際上在 Java 密碼算法的使用上，最為普及，也最為易用的實現(xiàn)就是 Java Cryptography Architecture（JCA）, 使用 JCA 定義的 Cipher 類與 API，可以高效，便捷的使用 JDK 中實現(xiàn)了 JCA 的密碼算法。KonaJDK 團隊經(jīng)過與內(nèi)部密碼專家團隊的合作，共同開發(fā)了基于 JCA 的國密算法 SM2，SM3，SM4 支持，其主要具備以下優(yōu)點：簡單易用，國密算法使用符合標準 JCA 調(diào)用流程，開發(fā)人員在掌握 JCA 的基礎上，只需要簡單學習幾個基本要點就可以順利使用。安全可靠，由騰訊內(nèi)部專業(yè)密碼專家團隊開發(fā)維護，國密算法符合國標。易于遷移，從其他 JCA 密碼算法遷移到 SM 算法只需要簡單的替換即可，如下圖為從 RSA 切換為 SM2 算法的代碼改動，最少僅需 3 行代碼變動即可完成。
通過國密算法，我們可以看到 KonaJDK 提供的定制化能力與技術支持能力能夠進一步提升云上產(chǎn)品的能力，方便客戶，提高產(chǎn)品價值 3. 工具優(yōu)化，大堆場景下 Jmap 掃描速度的提升，回饋社區(qū)提到 Java 堆分析，相信很多 java 程序員最先想起的就是 Jmap。作為 JDK 內(nèi)置的堆內(nèi)存分析工具，Jmap 可以實現(xiàn) jvm 堆內(nèi)存的統(tǒng)計與 dump 功能。在實際使用中，我們發(fā)現(xiàn)在大數(shù)據(jù)等大堆場景下，jmap 的一次使用要消耗很長時間。而由于 jmap 在運行過程中需要暫停 Java 業(yè)務線程，所以可能會出現(xiàn)一次 jmap 發(fā)生導致 Java 進程無響應，從而主備結點切換，最終造成業(yè)務系統(tǒng)抖動。經(jīng)過問題的分析，我們在 KonaJDK 中引入了 Jmap 的并行堆掃描，如圖所示：
通過并行堆掃描與 thread local 數(shù)據(jù)存儲，我們將 Jmap histo 工作時間提升了 6 -10 倍，緩解了業(yè)務抖動問題。同時作為 openJDK 社區(qū)的參與者，我們將并行堆掃描這個特性積極貢獻給了 OpenJDK 社區(qū)，目前針對 G1, ZGC, shenandoahGC 的 patch 已經(jīng)合入 jdk16 主線，而針對 ParallelScavenge 堆的 patch 也已經(jīng)經(jīng)過多輪 review，正待合入。 四、Kona JDK 性能保證 – 大數(shù)據(jù)線上優(yōu)化實踐除了以上幾方面，騰訊 KonaJDK 專家團隊針對大數(shù)據(jù)業(yè)務進行了性能的專項提升。例如，通過 GC 調(diào)度等優(yōu)化，大幅降低生產(chǎn)環(huán)境 CPU 利用率; 優(yōu)化 GC 物理內(nèi)存回收算法，以減少進程物理內(nèi)存占用; G1 和 ZGC 等 GC 算法持續(xù)優(yōu)化以提升穩(wěn)定性和減少毛刺等。經(jīng)過大數(shù)據(jù)生產(chǎn)環(huán)境大規(guī)模實際部署驗證，和社區(qū)版本對比，Kona JDK 在 cpu 使用率和物理內(nèi)存使用等方面都有明顯優(yōu)勢。
到此，關于“KonaJDK 賦能云上 Java 新生態(tài)分析”的學習就結束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學習，快去試試吧！若想繼續(xù)學習更多相關知識，請繼續(xù)關注丸趣 TV 網(wǎng)站，丸趣 TV 小編會繼續(xù)努力為大家?guī)砀鄬嵱玫奈恼拢?/p>
